Урожайность пшеницы в зернопаровом севообороте в зависимости от технологии возделывания и фонов минерального питания

Технология возделывания сельскохозяйственных культур должна быть направлена не только на создание оптимальных агрофизических и агрохимических свойств почвы, но и на сохранение почвенного плодородия, что связывается с интенсивностью механических обработок почвы. При нулевых технологиях механическая обработка почвы сведена к минимуму, а оставление измельченной соломы надёжно защищает поле от эрозии. Вместе с тем существенно изменяются условия минерального питания, в частности обеспеченность азотом.
Цель исследований - определить различия минерального питания яровой пшеницы при традиционной и нулевой технологиях её возделывания и роль удобрений в оптимизации питания.
Исследования проводились с 2012 по 2014 годы в 4-х полном зернопаровом севообороте: пар, пшеница, лён, пшеница с традиционной и нулевой технологиями обработки почвы. Традиционная технология включала в себя четыре механических обработки парового поля, закрытие влаги или промежуточную обработку до посева пшеницы. Фосфорное удобрение в дозе Р60 (аммофос) вносилось в паровое поле на 12-14 см на ротацию севооборота. Дозу фосфора Р20 и Р20N20 (нитроаммофос) вносили в рядки с посевом. Азотное удобрение в виде аммиачной селитры вносили под третью культуру после пара поверхностно и в рядки. Посев осуществлялся СЗС-2,1 со стрельчатыми лапами. В севообороте с нулевой технологией механические обработки полностью заменены на гербицидные. Изучались только варианты припосевного и поверхностного внесения минеральных удобрений. Посев проводился сеялкой СПП-2,1 для нулевых технологий с чизельными и дисковыми сошниками. Севообороты развёрнуты во времени и пространстве. Срок посева и норма высева семян пшеницы - согласно рекомендациям.
Опытный участок расположен на поле № 9 НПЦЗХ им. А. И. Бараева. Почва – чернозём южный карбонатный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса в слое 0-20 см 3,8 %, валового азота - 0,30 %, валового фосфора - 0,13 %, Р2О5 по Мачигину - 2,8 мг/100 г, обменного калия 63 мг/100 г почвы, рН - 7,3.
Метеорологические условия вегетационного периода за три года исследований были различны(рисунок 1). Осадки ниже среднемноголетней нормы (134,7 мм) за июнь-август были отмечены в 2012 г. (100,7 мм), превысившие норму - в 2013 и 2014 гг. (139,8 и 148,0 мм). 

Начальный период развития растений пшеницы во все годы проходил при высоких температурах и недостатке атмосферных осадков. Максимум выпадения осадков приходился в 2012 и 2013 гг. на июль – 67,7 и 90,0 мм, в 2014 г. на август – 63,6 мм. Наиболее экстремальные погодные условия для яровой пшеницы наблюдались в 2012 г. и характеризовались высоким температурным фоном (сумма положительных температур за три месяца составила 2638 градусов при среднемноголетней норме в 2225 градусов) и низким количеством атмосферных осадков. Продуктивных осадков не было с июня до 27 июля и только 27 и 28 июля их выпало 67,7 мм, что на 13 мм больше многолетней нормы. По гидротермическому коэффициенту Селянинова (ГТК) вегетационный период был сухим в 2012 г. (0,5), а в 2013 и 2014 гг. - на уровне среднемноголетней нормы с ГТК = 0,8.
Запасы продуктивной влаги в слое 0-100 см перед посевом пшеницы по традиционному и нулевому парам в среднем за три года составляли 135,7 и 132,8 мм соответственно, т. е. были одинаковы (таблица 1). На одном уровне были и запасы влаги перед посевом третьей культуры после пара пшеницы -121,2 и 120,5 мм. Основное отличие в минеральном питании пшеницы по паровым предшественникам состояло в содержании нитратного азота в слое почвы 0-40 см. Если перед посевом по традиционному пару азота было 20,3 мг/кг почвы, что соответствует высокой обеспеченности, то по нулевому только 11,9 мг/кг, или повышенная обеспеченность. Возможно, что эти различия обусловлены агрофизическим состоянием полей в результате применения механических и химических обработок иактивностьюпроцессаминерализации органических веществ в почве, т. е. режим азотного питания пшеницы определялся технологией обработки почвы.

Динамика азота в период вегетации зависела от метеорологических условий и использования его на образование биомассы растений. Как по традиционному пару, так и нулевому она была одинаковой – снижение к фазе колошения и повышение к уборке. Однако если содержание азота в посевах пшеницы по традиционному пару на протяжении всей вегетации было в 1,5-2,0 раза выше нулевого, то в посевах третьей культуры содержание азота в почве во все периоды роста и развития пшеницы, возделываемой по традиционной и нулевой технологиям, было одинаковым.
Фосфорное питание в меньшей степени зависело от погодных условий, и на протяжении вегетации динамики подвижного фосфора в почве по изучаемым технологиям и культурам или не наблюдалось, или она была довольно слабой. Различия в обеспеченности фосфором пшеницы в зависимости от технологии возделывания были несущественны и соответствовали классу среднего содержания.
На накопление растениями пшеницы биомассы влияние оказывали как технологии возделывания, так и условия минерального питания. Наиболее интенсивное развитие пшеницы наблюдалось при посеве её по пару по традиционной технологии, где в фазе колошения сухая масса составляла 376,5 г/м2 (таблица 2). По нулевому пару сухая масса была на 17 % меньше - 313,2 г/м2.Снижение накопления биомассы связано, видимо, с ухудшением агрохимических свойств почвы без механической обработки, что отрицательно повлияло на накопление минерального азота. На третьей культуре влияние традиционной технологии выращивания культур севооборота в сравнении с нулевой на рост биомассы было слабым, а разница несущественной - 297,6 и 273,5 г/м2 соответственно. По традиционной технологии максимальный прирост биомассы пшеницы получен на варианте с внесением Р60 в паровое поле - 450,4-463,7 г/м2, или 20-23 % к контрольному варианту. Менее эффективными вариантами удобрения были внесение Р20 и нитроаммофоса в рядки при посеве – 11-19 %.
Пшеница, возделываемая по нулевому пару, на рядковое внесение аммофоса отзывалась значительно активнее, что связано с большим периодом наличия влаги в верхнем горизонте почвы, укрытом соломистыми остатками. Прирост биомассы на этом варианте был наибольшим и составил 27 %. Сформированная на этом варианте масса пшеницы (397,3 г/м2) практически соответствовала массе контрольного варианта традиционной технологии, что говорит о достаточном или некритически низком содержании азота в почве при нулевой технологии посева и на этом фоне высокой эффективности использования фосфорного удобрения. Это подтверждается более низким или таким же приростом сухого вещества на вариантах с внесением аммиачной селитры – 13-27 %.

На третьей культуре (по льну) порядок действия минеральных удобрений меняется: более продуктивными являются варианты с внесением азота. При этом существенных различий по формированию органического вещества на вариантах удобрения между традиционной и нулевой технологиями не наблюдалось. В обоих случаях эффективность удобрений была практически равной. Так, при традиционной технологии возделывания применение в рядки с семенами смеси аммофоса и аммиачной селитры (Р20+N20) увеличивало биомассу пшеницы на 38 %, а при нулевой технологии – 37 %. Увеличение в азотно-фосфорной смеси дозы азота по результатам почвенной диагностики до 50-60 кг/га повышало продуктивность пшеницы при традиционной технологии на 50 %, при нулевой - на 55 %.
В среднем за три года наиболее высокая урожайность пшеницы без удобрений была получена при посеве по традиционному пару - 15,7 ц/га, по нулевому - 13,6 ц/га (таблица 3). Снижение урожайности по нулевому пару на 2,1 ц/га, как уже было сказано выше, возможно, связано с ухудшениемнекоторых физико-химических свойств почвы, произошедших в результате отказа от механической обработки. Однако оно может быть временным, и в дальнейшем, по мере улучшения структурности почвы, продуктивность будет расти.
При традиционной технологии оба способа внесения удобрений - в паровом поле и в рядки при посеве - показывали высокую эффективность: средняя ежегодная прибавка составила 4,4 и 3,1 ц/га соответственно, или 26,1 и 19,7 % к контрольному варианту. Аналогичной была получена прибавка зерна и при нулевой технологии на варианте внесения Р20 - 2,7 ц/га, или 19,8 %. В то же время более низкоепредпосевное содержаниеазота в почве по нулевому пару в сравнении с традиционным не отразилось на действии азотного удобрения. Применение аммиачной селитры в чистом виде и в смеси или в сочетании с аммофосом было неэффективно. Видимо, основной причиной этого является активизация процесса текущей нитрификации в результате лучшего баланса влаги и температуры в почве.
Урожайность третьей пшеницы после традиционного (11,1 ц/га) и нулевого (10,7 ц/га) пара не зависела от соответствующих технологий обработки парового поля и культур севооборотов и определялась условиями минерального питания и влагообеспеченностью. Так, при традиционном возделывании максимальные прибавки зерна пшеницы были получены на вариантах азотно-фосфорного удобрения - 2,4-4,7 ц/га, на вариантах внесения только фосфорного удобрения - 0,9-1,2 ц/га. Эффективность применения азотного удобрения на традиционной технологии отмечалась во все годы исследований. 

Неоднозначными получены результаты действия удобрений на пшенице, возделываемой по нулевой технологии. За три года исследований прибавки урожая от рядкового раздельного удобрения фосфором и азотом оказались одинаковыми - 2,4 и 2,8 ц/га. При этом в засушливый 2012 год удобрения были неэффективны, во влажный 2013 – прибавка от азота на 2,6 ц/га была выше, чем от фосфора, а в умеренно засушливом 2014 году, наоборот, прибавка от фосфора на 1,3 ц/га была выше.
Таким образом, изучение минерального питания яровой пшеницы, возделываемой в зернопаровом севообороте по традиционному и нулевому парам, показало меньшее накопление азота в химическом пару, что обусловлено отсутствием механических обработок и снижением биологической активности почвы в начальный период вегетации пшеницы. Однако последующее азотное питание и уровень продуктивности пшеницы в достаточной степени обеспечивались на нулевых фонах текущей нитрификацией, и потребности в дополнительном внесении азотных удобрений не наблюдалось.
В посевах пшеницы по стерневому фону (по льну) с традиционной и нулевой технологиями содержание азота почвы в период вегетации было одинаково низкое, а оптимизация питания и увеличение урожайности определялись только дополнительным внесением аммиачной селитры.